Operationsverstärker:
OPV-Grundschaltungen
OP-Schaltungen lassen sich prinzipiell sehr einfach verstehen und berechnen. Natürlich gelten die Berechnungen immer nur unter idealen Bedingungen. Neben dem OP selbst sind nur zwei Widerstände erforderlich. Damit kann der Spannungsverstärkungsfaktor auf sehr einfache Weise eingestellt werden. Die Verstärkung kann wie folgt berechnet werden:
von Günter Spanner
Die einfachste Verstärkerschaltung ist der invertierende Verstärker:
Neben dem OP selbst sind nur zwei Widerstände erforderlich. Damit kann der Spannungsverstärkungsfaktor auf sehr einfache Weise eingestellt werden. Die Verstärkung kann wie folgt berechnet werden:
Dies gilt, da nach der 1. goldenen Regel der invertierende Eingang die gleiche Spannung hat wie der nicht-invertiernde und somit auf Massepotential (= 0V) liegt. (Das Minuszeichen in Gl. 2 ergibt sich, da der Spannungspfeil von Ua in Gegenrichtung durchlaufen wird).
Falls also der nicht-invertierende Eingang des OPs auf Masse liegt, und der OP nicht im Sättigungsbereich arbeitet, liegt auch der invertierende Eingang auf Massepotential.
Man spricht hier auch von einer virtuellen Masse.
Wegen der 2. goldenen Regel fließt kein Strom in den invertierenden Eingang, damit gilt I1 = I2 und somit:
Ganzen Artikel lesen...
Wir werden diese Verstärkerart später bei den praktischen Schaltungen noch genauer kennen lernen.
Der nicht-invertierender Verstärker
Die zweite grundlegende Verstärkerart ist der nicht-invertierende Verstärker. Die Spannungsverstärkung ergibt sich hier zu:

Es lassen sich also nur Verstärkungen > 1 einstellen.
Ein Spezialfall dieser Schaltung ist der sogenannte Spannungsfolger.
Er hat mit R1 = unendlich und R2 = 0 die Spannungsverstärkung V = 1. Die „Leistung" dieser Schaltung besteht darin, dass sie nur einen sehr geringen Eingangsstrom benötigt, aber einen recht brauchbaren Ausgangsstrom von ca. 20 mA liefern kann.
Sie wird deshalb auch als Impedanzwandler bezeichnet.
Der Schmitt-Trigger
Der Schmitt-Trigger ist ein gutes Beispiel dafür, dass auch positive Rückkopplung sehr nützlich sein kann.
Die beiden Schaltzustände des Schmitt-Triggers werden durch die Rückführung des Ausgangssignals auf den nicht-invertierenden Eingang stabilisiert.
Da sich der Ausgang immer in der Sättigung befindet, entstehen fest definierte Schaltschwellen:
1) Ua springt von negativer in positive Sättigung bei
2) Ua springt von positiver in negative Sättigung bei
Wobei Usat+/- die positive bzw. negative Sättigungsspannung des OPs bezeichnen.
Dieses Verhalten des Schmitt-Triggers kann man ausnutzen, um ein verrauschtes Digital-Signal wieder aufzufrischen.

Mit Hilfe des Schmitt-Triggers und eines RC-Tiefpasses lässt sich sehr einfach ein astabiler Multivibrator aufbauen. Damit kann man dann OPs leicht testen, LEDs blinken lassen und die verschiedensten Töne erzeugen.
Die passende Ergänzung zu diesem Artikel:
 | Lernpaket Elektronik mit ICs Lieferumfang: Über 30 Bauteile inkl. große Experimentierplatine, Handbuch mit 110 Seiten ISBN 978-3-7723-5746-6 Versandkostenfrei* direkt beim Verlag bestellen
39,95 € 
|

Lernen Sie die ganze Vielfalt vom Franzis Buch- und Softwareverlag kennen